-
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Sinterprozessen Die Erfindung
betrifft die Sinterbehandlung von Materialien, insbesondere von Eisenerzen, und
hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Vollendung des Sinterns in
einer Sintermaschine zum Ziel.
-
Bei dem Vorgang des S,interns von Materialien mit Unterwind oder Oberwind
auf dem Wanderrost einer Dwight-Lloyd-Sintermaschine oder ähnlicher Vorrichtungen
ist es üblich, die Wandergeschwindigkeit des Rostes, das Ausmaß der Rohmaterialzufuhr
oder die Sinterluftmenge so zu steuern, daß die volle Materialtiefe auf dem den
Sinterherd bildenden Teil oder dem oberen Trum des Wanderrostes im wesentlichen
sicher durchgesintert wird, bevor das Material das Abgabeende der Maschine erreicht.
-
Es ist im Stand der Technik bekannt, daß am Ende des Sinterprozesses
ein scharfer und gewöhnlich wohldefinierter Temperaturanstieg der aus dem Sinterbett
entweichenden Abgase auftritt. Diese Temperatur kann an ihrer Spitze z. B. 450°
C erreichen, wobei die zur Erreichung dieses Punktes erforderliche Zeit von der
Art des gesinterten Rohmaterials, seiner Durchlässigkeit und dergleichen Faktoren
abhängig ist. Die Lage dieser Temperaturspitze in dem Bett, bezogen auf die Länge
der Sintermaschine, ist zur selbsttätigen Steuerung der Zufuhr des in die Maschine
am Beschickungsende eintretenden Rohmaterials benutzt worden. Indessen unterliegt
ein solches System den Nachteilen, daß eine wesentliche Zeit, zwischen etwa 10 und
30 Minuten, verstreichen muß, ehe das Material die temperaturanzeigende Vorrichtung
am Abgabeende der Maschine erreicht, und daß die Geschwindigkeit der Maschine notwendig
geändert werden muß, um die Änderung der Materialzufuhr entsprechend anzupassen.
Es befanden sich also bei dem bekannten selbsttätigen Steuersystem zwei Faktoren
in Änderung, die einander gegenseitig beeinflußten und unvermeidliche Trägheit der
Steuerung des Sinterprozesses verursachten. Es hat sich daher im allgemeinen als
notwendig herausgestellt, den Betrieb einer solchen Anlage von Hand zu regeln.
-
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zum Steuern der Vollendung
des Sinterns in einet Sintermaschine ist dadurch gekennzeichnet, daß die das Sinterbett
durchströmende Sinterluftmenge selbsttätig entsprechend der Lage der Abgastemperaturspitze
in bezu.g auf die Gesamtlänge des Sinterherds verändert wird.
-
Zweckmäßig wird diese selbsttätige Steuerung unter Berücksichtigung
der Abgastemperatur in der Nähe des Abwurfendes des Sinterrostes durchgeführt. Bei
Sinterbändern mit praktisch üblicher Gasabfuhr durch eine Reihe von unter oder über
dem Sinterherd angeordneten Windkästen kann so die dem Sinterbett zugeführte Sinterluftmenge
selbsttätig unter Berücksichtigung der Abgastemperatur in den letzten wenigen Windkästen
der Sintermaschinen geregelt werden. Eine ähnliche Steuerung kann auch bei Benutzung
einer entlang und oberhalb des Sinterbetts angeordneten Reihe von Windkästen erzielt
werden.
-
Indessen kann die Steuerung in solcher Weise durchgeführt werden,
daß die Vollendung des Sinterns an irgendeiner ausgewählten Stelle der vom Beschickungsende
aus bestimmten Länge des Sinterherdes stattfinden kann. Dies könnte, abgesehen von
der Anpassung der Sintergeschwindigkeit an die Eigenschaften der Rohmaterialien,
auch von Vorteil sein, wenn z. B. gewünscht wird, das Sinterbett an einem jenseits
des gewählten Bereichs der Abgastemperaturspitze liegenden Endteil des Rostes zu
kühlen.
-
Jedenfalls ist ersichtlich, daß bei dem Verfahren nach der Erfindung
die durch selbsttätige Anpassung der dem Sinterbett zugeführten Luftmenge bewirkte
Regelung eine unmittelbare Auswirkung auf derjenigen ganzen Länge des Rostes hervorbringt,
welcher der Oberwind oder Unterwind zugeleitet wird, so daß die Trägheit der Regelung
des Sinterprozesses überwunden ist.
Es ist so möglich, nicht nur
die auf die Länge der Sintermaschine oder die Windkastennummer in der Reihe bezogene
Lage des Bereichs festzustellen oder zu messen, wo die Spitzentemperatur der Abgase
herrscht (d. h. die Stelle, wo der Sintervorgang vollendet wird), sondern auch die
Faktoren der wirklichen Sintergeschwindigkeit anzupassen.
-
Die Steuerung der Sinterluftmenge wird zweckmäßig durch Änderung der
Betriebsgrößen eines oder mehrerer den Oberwind oder Unterwind der das Sinterbett
durchströmenden Sinterluft erzeugender Lüfter od. dgl. erreicht. Dies kann durch
Steuerung der Lüftergeschwindigkeit, durch Einstellung der Lüfterfiügel oder durch
Regelklappen in der Lüfter- oder Sinterluftleitung geschehen. Um den größten Ausstoß
aus einer Sintermaschine mit einer Reihe von Windkästen längs des Rostes herbeizuführen,
sollten die Verhältnisse so gewählt werden, daß die Spitzentemperatur im letzten
und/oder vorletzten Kasten der Windkastenreihe auftritt.
-
Eine der Erfindung entsprechende Sinteranlage zur Ausübung des beschriebenen
Verfahrens enthält eine Sintermaschine mit einem über oder unter einer Reihe von
Windkästen längsbeweglichen, wandernden Sinterrost, einen Lüfter oder ein Gebläse
zur Erzeugung einer zum Sinterbett gerichteten Luftströmung oder vom Sinterbett
kommenden Abgasströmung durch die Windkästen, ferner in ausgewählten Windkästen
oder gegenüber ausgewählten Windkästen auf der von diesen abgewandten Seite des
Sinterbetts angeordnete Temperaturfühler, ein mit diesen Temperaturfühlern verbundenes
Anzeigemittel, das die Lage des Bereichs höchster Abgastemperatur längs der Maschine
feststellt, und eine von den Angaben dieses Anzeigemittels abhängige Regelvorrichtung,
die das den Lüfter oder das Gebläse in der Zeiteinheit durchströmende Luft- oder
Abgasvolumen anpaßt.
-
Die erwähnte Anpassung des den Lüfter oder das Gebläse durchströmenden
Luft- oder Abgasvolumens kann bewirkt werden, indem man dafür sorgt, daß die Regelvorrichtung
die Antriebsgeschwindigkeit des Lüfters oder Gebläses oder die Einstellung oder
Neigung der Lüfterflügel oder das Öffnen oder Schließen einer Klappe im Lüfter oder
Gebläse. oder in dessen Leitung verändert.
-
Zum leichteren Verständnis der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen, die schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt. In
der Zeichnung ist Fig.l ein Aufriß einer Sinteranlage nach einer dieser Ausführungsformen
und Fig. 2 eine ähnliche Ansicht einer der anderen Ausführungsform entsprechenden
Sinteranlage.
-
In jeder Figur ist angenommen, daß die betreffende Ausführungsform
in einer Sinteranlage mit einem teilweise unterbrochen dargestellten Dwight-Lloyd-Bandapparat
10 verwendet wird. Andere Teile sind zur Vereinfachung der Darstellung ebenfalls
weggelassen. In beiden Figuren sind gleiche Bezugszahlen zur Bezeichnung einander
ähnlicher Teile verwendet.
-
Wie üblich trägt der endlose Wanderrost 11 der Sintermaschine das
auf seinem gewöhnlich als Sinterherd bezeichneten oberen Trum 13 gebildete Sinterbett
12, das - wie dargestellt - waagerecht liegt und im Betrieb sich in der durch den
darin eingetragenen Pfeil angedeuteten Richtung bewegen möge.
-
Der Erfindung entsprechend befindet sich, wie in Fig. 1 dargestellt,
unterhalb des das Sinterbett tragenden Rostteils 13 eine Reihe von trichterförmigen
Windkästen 14. Diese Reihe reicht von dem die Materialbeschickung empfangenden Rostbereich
in Restlängsrichtung praktisch bis zu dem Umkehrende des endlosen Rostes, der in
üblicher Weise über (nicht dargestellte) Kettenräder an den beiden Maschinenenden
geführt ist. Unter oder neben den Windkästen 14 verläuft eine mit deren unteren
Enden zweckmäßig durch einzelne Fallrohre 16 verbundene Abgassammelleitung 15. Ein
Ende 17 dieser Sammelleitung 15 ist geschlossen oder hat einen steuerbaren Verschluß.
Am anderen Ende befindet sich ein Sauglüfter 18, der Luft nach abwärts durch das
Sinterbett 12 zieht und Abgase durch die Windkästen 14 und die Sammelleitung 15
saugt und in einen in die Atmosphäre aufsteigenden Kamin 19 ausbläst. Thermoelemente
und andere Temperaturmeßvorrichtungen 20 sind in den letzten wenigen, z. B. den
letzten drei Windkästen der Windkastenreihe 14 angebracht, und die Lage der Spitzentemperatur
unter dem Rost 13 wird durch einen Anzeiger 21 bestimmt, der zweckmäßig von der
Art einer Brückenschaltung ist. Dieser Anzeiger gibt ein der Lage der Temperaturspitze
entsprechendes Signal, das einer Regelvorrichtung 22, zweckmäßig von der Art eines
hydraulischen Drehreglers, zugeführt wird. Diese Regelvorrichtung bewirkt eine Änderung
der Umlaufgeschwindigkeit des Lüfters 18, und damit übereinstimmend wird daher die
durch das Sinterbett 12 nach abwärts gesaugte Sinterluftmenge verändert.
Die Änderung der Lüftergeschwindigkeit kann durch Drehzahländerung des Lüftermotors
oder mit Hilfe eines Geschwindigkeitswechselgetriebes oder einer geschwindigkeitsregelnden
Kupplung zwischen dem Motor und dem Lüfter herbeigeführt werden. Die Regelung der
Lüftergeschwindigkeit dürfte grundsätzlich die wirksamste Methode der Regelung des
vom Lüfter in der Zeiteinheit geförderten Luftvolumens sein, weil der Wirkungsgrad
des Lüfters über dessen Geschwindigkeitsbereich im wesentlichen unverändert bleibt.
-
Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung
mittels einer der Fig.l entsprechenden Anlage zum Sintern von Eisenerz wird eine
30 cm tiefe Erzschicht 12 auf einem 2,5 m breiten und 44 m langen Sinterherd 13
mit einer wirksamen Rostfläche von 110 m2 gebildet. Unter dem Herd befindet sich
eine Reihe von achtzehn Windkästen 14, die in der Rostlängsrichtung ungefähr je
2,5 m messen und alle durch Fallrohre 16 und die Abgassammelleitung 15 mit dem Eingang
eines Sauglüfters 18 verbunden sind. Die Temperaturfühler 20 haben die Form von
Thermoelementen mit Lötstellen aus Nickel-Alurninium und Chrom-Nickel und sind in
den letzten drei Windkästen der Windkastenreihe wie folgt angeordnet: Jeder dieser
drei Windkästen ist in der Mitte durch eine senkrechte Leitplatte 23 unterteilt,
die im Grundriß unter rechtem Winkel zur Längsachse des Sinterrosttrums 13 angeordnet
isst, so daß sechs Abteilungen entstehen, die annähernd je 1,25 m lang sind. Vier
Thermoelemente 20 sind in den Windkästen so angebracht, daß je eines in jeder Hälfte
des mittleren der drei Windkästen, eines in der letzten Hälfte des vorangehenden
Windkastens und eines in der ersten Hälfte des letzten Windkastens, also je eines
in jeder der erwähnten Abteilungen außer der ersten und letzten liegt.
Diese
Thermoelemente können einzeln oder es kann der größeren Genauigkeit wegen ein Satz
von Thermoelementen im Hohlraum einer die ganze Breite des Sinterroste.s an jeder
Stelle 20 einnehmenden Umhüllung angeordnet sein.
-
Die Thermoelemente sind bei 24 an den Anzeiger 21 für die Lage der
Temperaturspitze angeschlossen, der nach vorgenommener Prüfung imstande war, die
Lage der Temperaturspitze zwischen dem ersten und letzten Thermoelement mit einer
innerhalb von 0,625 m liegenden Genauigkeit zu ermitteln. Der Anzeiger bringt ein
Signal hervor, das bei 25 auf den Lüfterregler 22 übertragen wird, der seinerseits-wie
durch die Linie 26 angedeutet - die Umlaufgeschwindigkeit des Lüfters regelt.
-
In dem besonderen Beispiel wird der Lüfter mit solcher Geschwindigkeit
betrieben, daß er einen Abwäs-tssog durch das Sinterbett von 45 Nm3 je Quadratmeter
Sinterbettfläche und je Minute hervorbringt, entsprechend einem Gesamtvolumen von
4950 Nm3 bei einem Sog von etwa 750 mm Wassersäule.
-
Das über dem ersten der achtzehn Windkästen 14 entzündete Rohmaterialbett
12 wird auf dem Rosttrum 13 über die übrigen Windkästen gefördert, während der oben
beschriebene Abwärtssog ausgeübt wird. In der Nähe der letzten drei Windkästen erreicht
die durch die Zündung geschaffene heiße Zone die Sohle des Sinterbettes 12, nachdem
sie sich als eine im wesentlichen waagerechte Schicht durch das Bett hindurch mit
einer Geschwindigkeit von annähernd 2,0 bis 2,5 cm/min abwärts bewegt hat. Die Ankunft
dieser heißen Zone am Sinterherd veranlaßt das Auftreten der Abgasspitzentemperatur.
-
Es kann angenommen werden, daß bei einem Lüftervolumen von 4950 Nm3
bei einer gegebenen Beschickungsgeschwindigkeit und Rostgeschwindigkeit diese Spitzentemperatur
im Mittelpunkt zwischen den beiden äußeren Thermoelementen oder Thermoelementsätzen
20, d. h. annähernd 3,75 m vor dem Ende der aktiven Rostfläche oder des Sinterherdes
13 liegt. Ist dies die Lage, in welcher das Ende des Sintervorgangs gehalten werden
soll, so wird der Anzeiger 21 für die Temperaturspitze so eingestellt, daß er bei
diesem Zustand keine Änderung der Lüftergeschwindigkeit signalisiert.
-
Tritt bei der angegebenen Beschickungsgeschwindigkeit eine physikalische
Änderung der Art des Gemisches ein, welche den Widerstand des Betts 12 gegen den
Luftdurchtritt vergrößert, nämlich ein erhöhter Anteil von Feinteilchen, dann wird
das durch das Bett gesogene Luftvolumen auf z. B. 4800 Nm3 herabgesetzt, und die
Spitzentemperatur wird von dem Gleichgewichtspunkt gegen das Ende der Sintermaschine
um eine Entfernung von annähernd 1,25 m verschoben. Ein Signal des Anzeigers 21
für die Lage der Temperaturspitze veranlaßt dann eine Steigerung der Lüftergeschwindigkeit,
so daß das ursprüngliche Volumen von 4950 Nm3 bei einem etwas größeren Sog wiederhergestellt
wird, um den vergrößerten Strömungswiderstand des Betts zu überwinden. In ähnlicher
Weise kann der Lüfterumlauf bei Abnahme des Bettwiderstands verlangsamt werden,
um das Volumen von 4950 Nm3 bei einem geringeren Sog aufrechtzuerhalten.
-
Sollte eine starke Änderung des Bettzustandes eintreten, so daß selbst
bei der Höchstgeschwindigkeit des Lüfters die Lage der Spitzentemperatur nicht in
den Steuerbereich zurückgebracht werden kann, dann kann dafür gesorgt werden, daß
der Spitzenlageanzeiger 21 ein hörbares oder sichtbares Warnsignal erzeugt oder
statt dessen ein Signal aussendet, das eine angemessene Verringerung der gesamten
Beschikkungsgeschwindigkeit und Rostgeschwindigkeit verursacht. Ist die neue geringere
Beschickungsgeschwindigkeit hergestellt, so wird der Spitzenlageanzeiger 21 die
normale Regelung durch Veränderung der Lüftergeschwindigkeit wieder aufnehmen.
-
Die vorstehende Schilderung ist selbstverständlich nur ein Beispiel
und schließt nicht abweichende Anordnungen zur Lagebestimmung der Spitzentemperatur
aus, wie z. B. eine Anordnung der Thermoelemente in geringeren Abständen, um die
Ermittlungsgenauigkeit für die Lage der höchsten Windkastentemperatur zu erhöhen.
-
Die Erfindung ist auch selbstverständlich nicht auf die Anwendung
bei einem Oberwindsinterrost der beschriebenen Art beschränkt, sondern kann in Verbindung
mit einer Unterwindmaschine benutzt werden. In diesem Fall sind die Ternperaturmeßvorrichtungen,
vorzugsweise Saugpyrometer, gegenüber den letzten drei Windkästen 14 und oberhalb
des Sintermaterialbetts 12 angebracht, wie beispielsweise bei 20' in Fig. 2 dargestellt
ist. Bei dieser Ausführungsform kann zweckmäßig ein Drucklüfter oder Gebläse 18'
mit Lufteinlaß 27 zur Lieferung des Unterwindes an die Windkästen 14 und an das
Bett 12 vorgesehen werden, wobei die Luft durch die Hauptleitung 15 in Richtung
des Pfeils strömt. In anderer Hinsicht ist diese Ausführungsform ähnlich der in
Fig. 1 dargestellten.
-
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem Sinterband dargestellt
worden ist, kann sie selbstverständlich auch auf einen runden Sinterapparat angewendet
werden, der einen rotierenden Rost enthält, der sich über oder unter einer Reihe
von Windkästen ähnlich den oben beschriebenen bewegt.